КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 20-77-10006
НазваниеОстаточная меридиональная циркуляция атмосферы и ее зависимость от долгопериодных естественных осцилляций и нелинейных взаимодействий глобальных атмосферных волн
Руководитель Коваль Андрей Владиславович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" , г Санкт-Петербург
Конкурс №50 - Конкурс 2020 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-606 - Верхняя и средняя атмосфера
Ключевые слова атмосферная циркуляция, остаточная меридиональная циркуляция, планетарные волны, нелинейные взаимодействия, средняя атмосфера, мезосфера, атмосферная циркуляция, численное моделирование, внезапное стратосферное потепление, атмосферные приливы
Код ГРНТИ37.21.31
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Крупномасштабная атмосферная меридиональная циркуляция, индуцируемая в средней и верхней атмосфере преимущественно волнами, является основным механизмом динамического взаимодействия различных слоев атмосферы, а также тропических и внетропических регионов. Одним из общепринятых методов оценки глобального переноса атмосферных примесей является концепция остаточной меридиональной циркуляция (ОМЦ) в формулировке трансформированного эйлерового среднего (Transformed Eulerian Mean, TEM). Она представляет собой адвективный перенос, определяемый как сумма средней эйлеровой меридиональной циркуляции и атмосферных движений, индуцированных волновыми потоками. Ее внедрение было связано с тем, что при анализе меридионального переноса атмосферных примесей использование обычной эйлеровой средней меридиональной циркуляции неэффективно.
Необходимость и актуальность всестороннего изучения ОМЦ обусловлена тем, что в силу своего глобального характера, изменение ОМЦ оказывает влияние на динамический, тепловой режим, а также состав не только средней, но и верхней атмосферы, помимо этого, она является важнейшим звеном теплового взаимодействия тропической и внетропической атмосферы. При этом меридиональная циркуляция, подверженная волновому воздействию, испытывает существенные пространственно-временные колебания. Наиболее сильная атмосферная изменчивость на высотах мезосферы – нижней термосферы (в области МНТ) обусловлена атмосферными приливами, которые играют ключевую роль во взаимодействии слоев атмосферы через перенос энергии и импульса на этих высотах.
Существенно новым в данном проекте будет определение и объяснение наблюдаемой изменчивости характеристик приливных колебаний, вызванных нелинейным взаимодействием волн со средним потоком и взаимодействиями между волнами в области МНТ, а также вклада этих колебаний в формирование и изменчивость ОМЦ. Предыдущие исследования коллектива показали, что изменения волноводных свойств атмосферы могут приводить к существенным изменениям ее циркуляции. Оценки показывают, что важным механизмом этих изменений может быть изменение вертикальных потоков воздуха и адиабатического нагревания/охлаждения, которые связаны с изменением ОМЦ. Таким образом, выполнение данного проекта может привести к получению принципиально новых результатов мирового уровня о роли и механизмах воздействия приливных колебаний на динамику, тепловой режим и циркуляцию средней атмосферы и МНТ области. Опыт исполнителей проекта показывает, что такие результаты вызывают интерес у международной научной общественности и принимаются к публикации в ведущих научных журналах.
Тренды меридиональной циркуляции, доходящие, согласно последним модельным оценкам, до ± 2-3% за десятилетие, считаются одним из наиболее существенных результатов изменения климата, и требуют тщательного анализа. Изменения меридиональной циркуляции могут влиять, в частности, на состояние озонового слоя, а предлагаемые исследования соответствуют рекомендациям 10-го Совещания руководителей исследований по озону сторон Венской конвенции о защите озонового слоя от 2017 года. Разносторонние исследования атмосферной циркуляции являются неотъемлемой частью всех крупнейших международных программ исследования динамических процессов в разных слоях атмосферы. Знание тепловых и энергетических свойств атмосферы на высотах мезосферы и нижней термосферы (МНТ) становится все более необходимым для аэрокосмических, радио-коммуникационных и навигационных технологий. Изучение различных аспектов ОМЦ в средней атмосфере активно проводится за рубежом. Мы обладаем достаточной базой для того, чтобы расширить диапазон таких исследований за счет учета при моделировании атмосферной циркуляции эффектов нелинейных взаимодействий приливов со средним потоком, а также учета долгопериодных естественных тропических осцилляций, что гарантирует уникальные, соответствующие мировому уровню, результаты.
Научная новизна предлагаемых работ обусловлена комплексным подходом к их выполнению: использованием данных станций оптических наблюдений ночных свечений; использованием данных современных реанализов (MERRA-2 и ERA5); результатами измерений температуры, полученных в спутниковом эксперименте COSMIC-2; диагностикой динамического режима атмосферы и изменчивости характеристик приливных колебаний на высотах МНТ, влияющих на формирование ОМЦ, с использованием теоретического анализа и результатов численного моделирования. Подобные многосторонние исследования и разработки будут проводиться впервые.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ